第二十章生物大分子氨基酸和蛋白质临床

MedicalChemistryXinxiangMedicalUniversity医学化学第三节氨基酸和蛋白质主讲：王秀菊TELims1、了解氨基酸的基本分类及α-氨基酸的结构特点2、掌握氨基酸的化学性质3、熟悉蛋白质的结构特点（一级结构和空间结构）4、掌握蛋白质的理化性质蛋白质是一类结构比较复杂的含氮有机化合物，是生物体内一切细胞的重要组成成分，是生命活动的物质基础。而氨基酸是蛋白质的基本组成单位。Aminoacid氨基酸是一类分子中既含有氨基(-NH2或=NH)又含有羧基(-COOH)的复杂化合物。19.1.1氨基酸的结构蛋白质完全水解后的20种氨基酸都属于α-氨基酸，因此α-氨基酸是构成蛋白质的基石。Aminoacid营养必需氨基酸：亮、缬、异、苯、蛋、色、苏、赖亮姐：（请寄）一本淡色书来α-氨基酸结构通常表示为：偶极离子(zwitterion)形式Aminoacid19.1.2氨基酸的构型组成蛋白质的各种α

-氨基酸中，除甘氨酸外，所有氨基酸分子中α

-碳原子均为手性碳原子，都有旋光性。其构型通常采用D/L标记法表示。L-甘油醛L-氨基酸D-氨基酸Aminoacid生物体内具有旋光活性的α

-氨基酸绝大多数是L构型的。例：L-丙氨酸L-脯氨酸用R/S法表示时，α-碳原子除半胱氨酸为R构型外其余为S构型。但需表示出每个手性原子的构型，较为复杂。故常沿用D/L表示法。1、根据氨基和羧基的相对位置，氨基酸可分为α、

β、γ-氨基酸等。2、根据R的结构，可分为脂肪族、芳香族、杂环氨基酸。3、根据分子中所含氨基与羧基的相对数目：①中性氨基酸(pH≠7)：分子中－NH2和－COOH的数目相等实际水溶液呈弱酸性：电离能力-COOH>-NH219.1.3氨基酸的分类②酸性氨基酸(pH<7)：－COOH数目>－NH2数目谷氨酸③碱性氨基酸(pH>7)：－NH2数目>－COOH数目赖氨酸H3N+CH2CH2CH2CH2CHCO2-NH2Aminoacid19.1.4氨基酸的命名1、系统命名法：以羧酸为母体，氨基为取代基氨基乙酸α-氨基乙酸4-氨基丁酸γ-氨基丁酸2、

俗名：依据来源或某些特性Aminoacid3、各种氨基酸还常用英文名称的前三个字母或以单个字母的缩写形式来表示。4、中文缩写常用其名称的第一个或前两个汉字来表示。Aminoacid19.1.5氨基酸的理化性质物理性质无色晶体，熔点较高，通常在200~300℃之间，熔化时分解放出CO2，在水中溶解度不一，一般不溶于乙醇，均不溶于乙醚，而溶于强酸或强碱溶液中。味道不一。化学性质具有氨基和羧基的典型性质，同时又显示出一些特殊性质。Aminoacid1.两性电离及等电点内盐innersalt：由分子内部的碱性基团和酸性基团作用所形成的盐。偶极离子：分子中既有正离子部分，又有负离子部分，也称为两性离子。Aminoacid阴离子两性离子阳离子pH＞pIpH=pIpH＜pI等电点(pI)：氨基酸的酸式电离与碱式电离相等而处于等电状态（氨基酸本身净电荷为零）时溶液的pH值，称为该氨基酸的等电点(isoelectricpoint)。当pH

=pI时，氨基酸呈电中性，在电场中不移动。当pH＞pI时，氨基酸带负电，在电场中向正极移动。当pH＜pI时，氨基酸带正电，在电场中向负极移动。（pH=pI）（pH>pI）（pH<pI）例：写出甘氨酸(pI=5.97)在pH为8时的主要存在形式及在电场中移动的方向。正极pI<pH甘氨酸（pI=5.97）调节溶液的pH值等于5.97，再进行电泳，其在电场中的移动方向为（）A．移向电场阳极B．移向电场C．不移动D．以上答案都不对CAminoacid中性氨基酸pI=5.0~6.5碱性氨基酸pI=7.6~10.8酸性氨基酸pI=2.8~3.2Aminoacid在等电点时，氨基酸的溶解度最小，利用此性质可对某些氨基酸进行分离和提纯。例：试对甘氨酸(5.97)、赖氨酸(9.74)、天门冬氨酸(2.98)的混合物加以分离。甘氨酸赖氨酸天门冬氨酸调pH=5.97负极正极Aminoacid2.脱水成肽反应肽键二肽多肽肽的异构体：结合顺序不同，可形成多种异构体。Aminoacid例：甘氨酸与丙氨酸可生成以下两种二肽甘氨酰丙氨酸(Gly-Ala)丙氨酰甘氨酸(Ala-Gly)随着成肽氨基酸数目和种类的增加，形成肽的异构体就会急剧增加。这正是形成蛋白质多样性和生物多样性的物质基础。Aminoacid3.脱羧反应

α-氨基酸在体外（与Ba(OH)2

共热或在高沸点溶剂中回流）或在体内酶的作用下，均可发生脱羧反应，失去CO2而得到胺。Aminoacid4.与亚硝酸反应氨基酸分子中的氨基能与亚硝酸作用，定量放出氮气。反应是定量进行的，根据释放出的氮气的体积即可计算出氨基酸中氨基的含量。常用于氨基酸和多肽的定量分析。脯氨酸和羟脯氨酸分子中含有亚氨基，亚氨基与亚硝酸反应不能放出氮气。Aminoacid5.与茚三酮的反应α-氨基酸与茚三酮的水合物在乙醇（或丙酮）溶液共热，可生成蓝紫色的化合物，称为罗曼紫（RuhemannPurple)。该反应常被用于氨基酸的鉴定，在纸层析或薄层层析中用茚三酮作显色剂。用途：鉴别α-氨基酸、多肽及蛋白质。Aminoacid例题：用简单化学方法鉴别乳酸与丙氨酸化合物。主要内容蛋白质的元素组成蛋白质的分类蛋白质的结构蛋白质的理化性质Protein蛋白质是细胞中含量最丰富的大分子，约占人体固体成分的45%，可达细胞干重的70%。蛋白质是生命的物质基础，最基本的生命活动几乎都和蛋白质有关。Protein一、蛋白质的元素组成蛋白质的种类繁多，如人体内含蛋白质10万余种。ProteinC：50-55，H：6.0-7.3，O：19-24，N：13-19，S：0-4；有的还含有P、Fe、Cu、Zn、Mn、I等。大多数蛋白质的含N量相当接近，平均约为16%，在任何生物样品中，每克N相当于6.25克蛋白质，故6.25称为蛋白质系数。二、蛋白质的分类一）按分子形状分球状蛋白质纤维状蛋白质二）按生物功能分三）按分子组成分活性蛋白质非活性蛋白质简单蛋白质结合蛋白质Protein

蛋白质分子中存在游离的氨基和游离的羧基，因此蛋白质与氨基酸一样具有两性解离的性质。一）两性解离与等电点

概念：当某一蛋白质本身净电荷为零时所处溶液的pH值，称为此蛋白质的等电点(isoelectricpoint)，用pI

表示。三、蛋白质的理化性质Protein体内多数蛋白质pI为5.0左右，而体液pH值为7.35～7.45，因此多带负电荷。pH=pI

净电荷为零pH>pI

带负电荷pH<pI

带正电荷Protein在不同的pH环境下，蛋白质带电情况不同。pH<pI时，带正电荷，在电场中向负极移动；pH>pI时，带负电荷，在电场中向正极移动；pH=pI时，不发生移动。应用：电泳分离纯化蛋白质电泳前电泳后ProteinProtein二）蛋白质的胶体性质蛋白质是高分子化合物，其分子颗粒的直径在1100nm之间，属于胶体分散系，因此蛋白质具有胶体溶液的特性。如丁达尔效应、布朗运动和电泳现象且不能透过半透膜。蛋白质能形成较稳定的亲水胶体，其主要原因是：带电荷和水化膜。1、蛋白质的变性(denaturation)概念蛋白质在某些物理、化学因素的作用下，其特定的空间结构被破坏而导致其理化性质改变及生物活性丧失的现象。实质破坏副键，改变空间结构，不涉及一级结构的改变。三）蛋白质的变性与沉淀Protein加热、加压、超声波、紫外线、干燥脱水、剧烈的搅拌和振荡等。强酸、强碱、有机溶剂、表面活性剂SDS、胍、脲、重金属离子、生物碱试剂等。变性因素物理因素化学因素Protein（1）可逆变性：结构改变不大，可恢复原有的空间结构和生物学活性。例：晶体胃蛋白酶的变性与复性。Protein（2）不可逆变性：结构改变较大，不易恢复原有的结构和生物学活性。绝大多数变性是不可逆的。依据空间结构的破坏程度，变性可分为：应用消毒灭菌、临床化验

低温保存生物制剂2、蛋白质的沉淀(

precipitation

)概念分散在溶液中的蛋白质分子发生凝聚,并从溶液中沉淀析出的现象。稳定因素：

①带电荷②水化膜proteinProtein+++++++带正电荷（亲水）－－－－－－－－带负电荷（亲水）等电点（亲水）水化膜++++++++带正电荷（疏水）

沉淀酸碱酸碱酸碱脱水作用脱水作用脱水作用溶液中蛋白质的聚沉－－－－－－－－带负电荷（疏水）Protein沉淀蛋白质的常用方法盐析有机溶剂沉淀法重金属盐沉淀法某些酸类沉淀法Protein概念

在蛋白质溶液中加入高浓度的中性盐如(NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl等，破坏其水化层和中和表面电荷，使其沉淀析出的现象。盐析浓度

蛋白质析出时所需盐的最小浓度。分段盐析

利用不同的蛋白质盐析时所需盐的浓度不同，而将它们分离的方法。（1）盐析(saltingout)Protein特点盐析法沉淀的蛋白质没有变性，去盐后活性恢复。盐析示意图Protein概念加入极性较大的有机溶剂甲醇、乙醇和丙酮等，能够破坏蛋白质的水化层，使蛋白质的溶解度降低而沉淀。实质破坏蛋白质水化膜。特点低浓度、低温、短时间内不变质。（2）有机溶剂沉淀法应用

中草药有效成分的提取中沉淀蛋白质.Protein有机溶剂Protein（3）重金属盐沉淀法pH>pI时常见盐

HgCl2,AgNO3,Pb(Ac)2,CuSO4等。特点

作用时间过久可引起蛋白质变性。ProteinpH<pI时常见酸

钨酸、苦味酸、三氯乙酸等。特点

作用时间过久可引起蛋白质变性。（4）某些酸类沉淀法应用临床检验时除去血液中干扰蛋白质。Protein蛋白质沉淀的四种方法